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隨著4G用戶總量的快速增長和高清語音、視頻業(yè)務(wù)的快速普及，未來網(wǎng)絡(luò)流量的爆發(fā)式增長和有限的頻譜資源之間的矛盾將愈加突出。3D-MIMO利用空分復(fù)用技術(shù)，可支持16個(gè)終端共享相同的時(shí)間、頻率資源，將頻譜效率提升4~6倍，有效緩解流量激增和頻譜受限之間的矛盾。
當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展呈現(xiàn)出熱點(diǎn)更熱的趨勢，20%的區(qū)域已經(jīng)承載了70%的流量。城區(qū)CBD、商業(yè)中心等核心區(qū)域，一方面用戶集中、業(yè)務(wù)需求量大，另一方面存在高樓遮擋、深度覆蓋不足等問題。現(xiàn)網(wǎng)3D-MIMO技術(shù)提供更高維度的空分復(fù)用、更強(qiáng)的波束賦形能力，可有效應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜場景。
3D-MIMO中的關(guān)鍵技術(shù)空分復(fù)用，又稱空分多址（SDMA），在中國提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA中就引入了SDMA。根據(jù)多天線技術(shù)原理，空分復(fù)用是多個(gè)用戶共享時(shí)頻資源，通過空域信道特征來區(qū)分多個(gè)用戶的信號(hào)，同時(shí)通過精確的信道相關(guān)性估計(jì)、用戶配對(duì)、干擾抑制賦形等降低多用戶之間的干擾。
現(xiàn)網(wǎng)TD-LTE 8天線宏站可以支持4流空分復(fù)用，而3D-MIMO引入大規(guī)模陣列天線技術(shù)，使得空域16流、32流或更多流復(fù)用成為可能。
在熱點(diǎn)區(qū)域，用戶數(shù)多且用戶在3維空間分布范圍大，結(jié)合精確的信道估計(jì)、用戶配對(duì)算法，即可實(shí)現(xiàn)空域16層及以上的視頻資源空分復(fù)用，讓無線網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率再上一個(gè)臺(tái)階。
由于大規(guī)模陣列技術(shù)的引入，3D-MIMO系統(tǒng)能夠在3維空間產(chǎn)生靈活指向用戶的非常窄的波束，這種極窄波束意味著在有效抑制對(duì)復(fù)用用戶干擾，不損失服務(wù)用戶主流方向能量的前提下，在整個(gè)3維空間，3D-MIMO的大規(guī)模天線系統(tǒng)可提供最大復(fù)用層數(shù)，可達(dá)到天線數(shù)量的空分復(fù)用。
從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的角度，3D-MIMO實(shí)現(xiàn)16流空分復(fù)用，不需要定義新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，完全兼容現(xiàn)網(wǎng)4G終端，即基于現(xiàn)網(wǎng)終端可以實(shí)現(xiàn)多用戶配對(duì)，共享信道資源。
從工程實(shí)現(xiàn)的角度，一方面，隨著天線數(shù)和用戶數(shù)的增加，對(duì)信道估計(jì)、用戶配對(duì)和信號(hào)處理等算法都提出了更高要求；另一方面，3D-MIMO系統(tǒng)對(duì)中射頻硬件也提出了新的挑戰(zhàn)。解決辦法是提高天線設(shè)計(jì)集成度，在有限的天面空間中放置更多的天線陣子和射頻通道。隨著空分復(fù)用用戶數(shù)的增加，對(duì)中射頻硬件的通路一致性指標(biāo)也提出了更高要求。
作者：聞驊 來源：人民郵電報(bào)
